2021, 42(2):Ⅰ-Ⅱ.
摘要:
2021, 42(2):185-197. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0025
摘要:我国农村水体面源污染来源复杂,治理难度大,系统考虑农业面源污染物产生的来源,从产业布局、资源利用和治理工程后续运行等方面探讨我国农业面源污染问题的综合解决方案显得尤为紧迫。研究表明,我国农村水体污染物的来源主要包括畜禽养殖粪污水、水产养殖排水、农田排水、农村生活污水和村域地表径流5个方面。针对我国农村水体面源污染来源特征及各地农村的实际情况,遵循“以防为主,防治并重”的治理方针,基于污染物产生、迁移和去向的基本路径来确定综合防控的技术路线,即源头减量、过程拦截、末端消纳与资源循环利用。因此,提出适合于我国农村地区的农村水体面源污染防控实施路径,具体可概括为:1)坚持以小流域或集水区为基本单元开展综合防控措施的总体布局;2)坚持应用以低成本、无动力和生态化为主的农村污染治理技术;3)坚持农村污染物资源循环利用和强化工程后续管理的运行维护模式。
2021, 42(2):198-205. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0035
摘要:空间尺度上,种植业面源污染负荷估算可用分为田块尺度、流域尺度和区域尺度。国家尺度属于区域尺度范畴,是掌握整个国家种植业源污染负荷概况、检验种植业面源污染防治措施成效、预测面源污染发展趋势的重要尺度。本文综述了国家尺度上种植业面源污染负荷估算的研究方法,主要包括输出系数法、改进输出系数法、多元回归法、贝叶斯递归回归树模型、过程模型模拟法等,并利用以上方法对我国种植业面源污染负荷进行估算。其中氮素径流损失估算结果在0.30~2.40 Tg之间,氮素淋洗损失为0.36~2.03 Tg,磷素径流损失为3.5~6.37 Mg。指出了我国国家尺度种植业面源污染流失量估算方法存在以下主要问题:源头排放未区分背景排放和肥料排放,也未考虑南方一年多熟制排放差异,过程削减未充分考虑沿程消纳。为此,提出我国国家尺度种植业面源污染负荷估算方法应进一步明细各土地利用输出系数、区分背景排放和肥料排放,考虑我国熟制的区域差异、考虑田块到流域出口的沿程削减。
朱辉翔 , 张树楠 , 彭英湘 , 肖金 , 刘锋 , 肖润林 , 戴桂金 , 朱小娇
2021, 42(2):206-214. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0032
摘要:碳源是低碳氮比废水反硝化过程的限制性因素之一,外加固体碳源可以强化微生物反硝化脱氮效果。为筛选出合适的外加碳源,本研究选用廉价的农业废弃物(稻草和锯木屑)和水生植物(绿狐尾藻和梭鱼草)作为固体碳源材料,分析不同固体碳源材料的释碳特征,比较其对反硝化过程的脱氮效果。结果表明,4种材料的释碳过程均符合二级动力学方程,其释碳能力大小为:稻草(25.64 mg/(g·L))>梭鱼草(23.64 mg/(g·L))>锯木屑(22.37 mg/(g·L))>绿狐尾藻(20.45 mg/(g·L)),其中,绿狐尾藻的释放速率最快,其COD释放浓度达饱和浓度一半时所用时间仅为3.56 h。4种材料作为外加固体碳源可显著提高反硝化脱氮效率,其对水体硝态氮的去除率均达80%以上。由于梭鱼草在试验后期出现氨氮的大量积累,会造成水体二次污染。因此,稻草、锯木屑和绿狐尾藻适合作为外加碳源材料利用。
付莉 , 王贵云 , 杜连柱 , 杨柳 , 张克强 , 杜会英
2021, 42(2):215-222. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0037
摘要:为降低丹江口水源涵养区养殖业面源污染,高效合理将猪场废水还田利用,促进库区种养结合下绿色发展。本研究在丹江口水源涵养区,连续4茬进行猪场废水施用设施白菜定位试验,设置不施肥处理、优化施肥处理和猪场废水替代化肥(废水氮量分别为281、374和561 kg/hm2)5个处理,研究猪场废水施用对设施白菜产量、氮吸收利用和土壤氮盈余的影响。结果表明,较优化施肥,猪场废水施用后白菜产量显著增加,废水施用处理平均增产率达13.73%~39.45%。在4茬白菜种植中,猪场废水氮等量替代化肥氮处理(每茬白菜废水氮施用量281 kg/hm2)的氮表观利用率显著高于其他施氮处理,平均为27.68%,而高量废水氮施入处理(每茬白菜废水氮施用量561 kg/hm2),显著增加了土壤氮盈余。研究表明,综合白菜产量、植株氮吸收利用和土壤氮盈余,每茬白菜废水氮施用量为281 kg/hm2是较合理的处理,能够提高白菜氮表观利用率,减少土壤氮盈余,降低硝酸盐淋失的风险。
2021, 42(2):223-231. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0033
摘要:气候变化背景下,季节性干湿对土壤NO3--N淋失产生重大影响。本文以太湖流域典型茶园为研究对象,基于1960—2019年降雨数据,提取每个季节十年一遇干旱、十年一遇湿润和最接近平均降雨量的气象数据,组合成31种降雨情景,并采用DNDC模型模拟不同情景下NO3--N淋失通量,探讨季节性干湿气候对土壤NO3--N淋失的影响。结果表明:湿润季节越多,NO3--N的淋失通量越大,反之则越小;NO3--N淋失容易发生在降雨集中的季节、施肥之后的雨期或干旱之后的雨期。春季和秋季干旱会导致NO3--N淋失通量大幅减小,减幅分别为83.9%和63.4%;秋季或冬季干旱时,如果后续季节遇到降雨,NO3--N淋失通量均有明显增加。春季湿润导致NO3--N淋失通量大幅增加,增幅为50.5%左右;而秋季湿润对NO3--N淋失通量无明显影响。季节性干旱情景下,NO3--N淋失存在滞后效应,对后续季节NO3--N的淋失影响显著,到来年夏季结束;季节性湿润情景下,NO3--N淋失存在提前效应,但对后续季节NO3--N淋失影响较小,到来年秋季结束。本研究有助于气候变化背景下面源氮素损失的风险评估和精准农业管理。
2021, 42(2):232-241. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0024
摘要:畜禽养殖规模不断扩大,畜禽养殖产生的粪污逐渐成为畜禽养殖产业不可忽视的部分,其带来的生态环境压力日益显现。基于制度变迁理论、外部性理论和可持续发展理论,系统分析中国畜禽粪污治理相关政策的演化过程,对中国畜禽粪污治理相关政策进行阶段划分,结合中国现行畜禽粪污治理政策,分析畜禽粪污治理政策演变的动因,探讨畜禽粪污治理政策实施中存在的问题。研究表明,改革开放40年以来的畜禽粪污治理政策可分为粪污治理空白阶段、分散型自发综合利用阶段、强制治理与意识形成阶段、技术规范与理念普及阶段、综合治污与资源化利用5个阶段。推动政策演化的主体逐渐从政府向社会公众转变,政策演化方式逐渐从强制性制度变迁向诱致性制度变迁转变,政策逐渐从笼统性、原则性向针对性、可操作性转变的特征。但是,政策系统性有待完善、治理主体间制衡关系较为复杂、政策执行与落实不到位、畜禽粪污治理市场体系尚未形成等问题依然存在。因此,从制度供给和制度需求两个角度提出完善政策系统性、明确利益制衡关系、加强政策落实和促进畜禽粪污治理市场体系形成等政策建议。
彭彬 , 胡思源 , 王铸 , 徐国良 , 莫凌梓 , 李玉坤 , 利曼琳 , 李杏子
2021, 42(2):242-253. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0042
摘要:农村生活污水治理是改善农村人居环境、实施乡村振兴战略的重要举措和全面建成小康社会的内在要求。基于农村生活污水分散式处理工艺的现状与问题的分析,对广东省农村生活污水处理工艺模式进行了实地调研,选取广州市增城区某村的厌氧+人工湿地工艺、珠海市斗门区某村的土地渗滤工艺、中山市横栏镇某村的MBR工艺和佛山市顺德区某村的A2O工艺,进行定点检测,分析4种工艺对生活污水COD、NH4+-N、TN和TP的处理情况,探讨4种工艺的运行效果及其成因。结果表明,4种工艺总体上污染指标进水浓度波动较大,存在明显的峰值特征,去除率日变化系数较大,大部分污染指标的日均去除率低于60%。4种工艺的COD处理效果基本达标,但是氮磷超标较多,A2O工艺和厌氧+人工湿地工艺的出水NH4+-N、TN和TP浓度未达到国家一级B标准,MBR工艺出水TP浓度未达到国家一级B标准,其原因与C/N过低、处理设施运行维护不善等有关。研究表明,对农村生活污水处理工艺的选择应遵循因地制宜的原则;使用中应加强处理设施维护管理,提高生活污水氮磷处理效率和长期持效性。
2021, 42(2):254-262. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0034
摘要:调查生猪废水处理和磷回收工艺中,厌氧消化、氧化池、磷回收流化床和潜流人工湿地对水质参数、抗生素、耐药细菌和病原菌丰度削减的贡献。结果表明,在水质指标方面,厌氧消化对COD的去除率最大,为40.28%;人工湿地对TP和NH4+-N的去除率最大,分别达到53.33%和67.74%;流化床对TP的回收去除率最大,为49.94%。在抗生素吸附和降解方面,厌氧消化、流化床和人工湿地对土霉素(OTC)和环丙沙星(CIP)具有较大幅度的去除,去除率范围分别为32.27%~63.77%和40.44%~44.11%;厌氧消化、氧化池和人工湿地对磺胺二甲嘧啶(SM2)具有中等幅度的去除,去除率范围为18.10%~28.52%。在耐药细菌方面,厌氧消化作为一级处理工艺对各类型耐药细菌均具有最大去除率(>50%);同样作为三级处理工艺,人工湿地能进一步削减耐药细菌的数量,而流化床出水中以奇异变形杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和宋内氏志贺氏菌为主的耐药细菌数量出现反弹。微生物群落分析发现,人工湿地在降低病原细菌丰度方面优势显著。研究表明,设置潜流人工湿地承接流化床出水可进一步深化处理生猪废水。
蒋磊 , 郭宁宁 , 刘铭羽 , 彭健 , 李希 , 张满意 , 李裕元 , 吴金水
2021, 42(2):263-274. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0044
摘要:采用人工湿地处理养殖废水具有良好的去除效果和资源化利用优势,但畜禽养殖废水浓度较高,直接排入人工湿地易导致湿地植物死亡,采取措施适度降低废水污染物浓度是生态治理的重要前提。因此,本研究选取稻草和芦苇两种秸秆材料,设置稻草、芦苇和对照三个处理,利用三级生物基质消纳系统,开展为期6个月的野外控制试验,对比分析稻草和芦苇对养殖废水主要污染物的去除效果及其自身的降解特征,探讨生物基质系统对养殖废水中主要污染物的去除效果。结果表明,稻草和芦苇对主要污染物指标化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)均有良好的去除效果,其中稻草对NH4+-N、TN和TP的去除率相对较高,分别为44.9%、39.2%和39.6%,去除负荷分别为17.38、19.84和3.02 g/(m3·d);芦苇对COD的去除率相对较高,为50.6%,去除负荷为87.28 g/(m3·d)。NH4+-N和TN的去除效果与Eh呈显著正相关(P<0.05),而与pH值呈显著负相关(P<0.05);TP的去除则受环境因素的影响较小。稻草的降解速率显著快于芦苇,半年内的月平均降解率分别为8.0%和3.6%。稻草总体去除效果好于芦苇的原因可能与其主要成分纤维素、半纤维素和木质素的降解速率相对较快有关,但是芦苇作用的持续时间则相对较长。
陈向 , 彭英湘 , 龙睿 , 邢宏霖 , 刘锋 , 刘新亮 , 谢华 , 王毅 , 郭朝晖
2021, 42(2):275-283. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0036
摘要:受农业生产和工业活动等影响,集中式饮用水水源地周边土壤环境质量备受关注。本文以湖南省某典型集中式饮用水源为例,采用网格法和现场踏查分别在水源地一、二级保护区布设13个采样点(S1~S13)及4个底泥样点,开展了土壤及底泥样品的重金属含量监测与潜在生态风险评价。结果表明,饮用水源地周边土壤环境质量良好,土壤中重金属汞、砷、铬、铜和镍的均值都低于农用地污染风险筛选值(GB 15618—2018),而重金属镉、铅和锌均值分别为0.86 mg/kg、509.53 mg/kg和215.78 mg/kg,均超过了项目风险筛选值,其中S7和S8样点底泥的铅含量超过了项目风险管制值。单因子污染指数结果显示,土壤中镉和铅分别为中度和重度污染。内梅罗综合污染指数结果表明,11.7%的点位样品重金属为中污染,58.8%的点位样点为重污染。综合潜在生态风险指数(RI)范围为153.75~508.44,处于中等和强生态风险水平的样品比例分别为76.5%和23.5%。研究表明,该水源地周边土壤中镉和铅等重金属含量超标,综合潜在生态风险等级为中等水平,应重视该水源地周边土壤环境生态保护,避免局域土壤重金属的潜在生态风险。
刘梓清 , 杨继刚 , 吴子涵 , 李增飞 , 宋变兰 , 冯人伟
2021, 42(2):284-293. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0045
摘要:当前土壤重(类)金属污染导致的农作物重(类)金属超标已成为我国居民严重关切的问题之一。在重(类)金属胁迫下,植物自身具备了相应的机制来减少其对重(类)金属的吸收富集,这些机制主要与土壤-植物根系系统中发生的一些物理、化学和生物学过程有关。本综述阐述了与植物根系相关的限制重(类)金属吸收/转运因素及其机制,主要包括:1)根系的一些分泌物能通过与重金属螯合降低其有效性,从而达到固定重金属的目的;2)在重(类)金属胁迫下,植物根系增加粗根比例,降低细根数量并减少根比表面积,从而降低与重(类)金属接触的几率并影响重(类)金属的吸收;3)水生植物根系表面形成氧化铁/锰化合物胶体,这些胶体能吸附阴阳离子,从而束缚重(类)金属;4)植物根系表面具有相应的吸附位点,具有相似性质的离子会对这些位点产生竞争,从而降低重(类)金属进入根系细胞的几率;5)细胞壁组分含有的基团可与重金属结合,从而束缚大量的重金属;6)植物根系内皮层凯氏带能阻断重(类)金属在皮层与维管柱之间的质外体运输,从而阻止重(类)金属向地上部分转运;7)具有相似性质的金属离子可对根系细胞膜上的离子通道展开竞争,这一过程影响重(类)金属的吸收;8)在细胞中游离的重(类)金属可被区隔到根系液泡中,从而减少其毒性以及向地上部分的转运;9)根系细胞膜上的一些基因的表达限制了重金属由根系向地上部分的转运。综上所述,植物主要通过减少根系与重(类)金属接触几率、吸附机制、离子竞争性吸收、以及区隔化作用等机制来降低重(类)金属的吸收和转运。但关于细胞壁组分在束缚阴离子形态存在类金属的相关机制还不清楚,尚待进一步明晰和阐明。
杨忠兰 , 曾希柏 , 孙本华 , 苏世鸣 , 王亚男 , 张楠 , 张洋 , 吴翠霞
2021, 42(2):294-301. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0040
摘要:铁氧化物与硅酸盐矿物是土壤中最重要、最活跃的固相组分,它们之间的交互作用直接影响土壤物理化学特性,可有效地调控土壤(类)重金属的迁移、转化。本文以铁氧化物和硅酸盐矿物胶结过程中的一些表观特征变化为出发点,从宏观、表观到微观综述了二者交互作用的界面特性和机理,及交互作用前、后对土壤砷的固定与释放机制等内容。本文阐明层状硅酸盐与铁氧化物通过多种化学作用而发生表面复合,其中静电作用是作用力之一,带负电荷的硅酸盐与带正电荷的铁氧化物在静电引力的作用下迅速结合,在胶体表面双电层上形成二元团聚体;形成的二元团聚体可改变土壤矿物的表面积和孔性结构、表面电化学特性和物理性质。同时,铁氧化物-硅酸盐复合物表面的活性基团可以通过内层络合共氧的方式将土壤中AsO42-络合,形成单核或双核表面络合物而固定砷。复合物对AsO42-的吸附能力介于铁氧化物和硅酸盐矿物之间,并更接近铁氧化物的表面吸附特性。本文旨在为土壤砷的原位固定提供理论支撑。
杨敏 , 饶中秀 , 黄道友 , 田应兵 , 朱捍华 , 许超 , 张泉 , 何璐璐
2021, 42(2):302-310. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0041
摘要:为明确长期不同施肥方式对稻田土壤Cd、Zn和Cu积累及其有效性的影响,以设立于1986年的长期定位施肥试验为对象,对比分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(ST)、低量有机肥配施化肥(LM)、高量有机肥配施化肥(HM)5个处理耕层土壤重金属全量、有效态、形态分布以及水稻各部位重金属含量变化,结合土壤理化性质变化,探讨了长期施肥下重金属累积效应及其有效性变化机理。结果表明,NPK和ST处理对土壤全量及有效态Cd、Zn和Cu均无显著提高效应。而施用低量和高量有机肥30 a后,土壤Cd、Zn和Cu全量显著提高35.00%~80.00%、63.91%~82.55%、118.41%~180.21%,有效态显著提高28.57%~71.43%、407.12%~783.15%、336.59%~573.17%,稻米Cd、Cu则提高100.00%~150.00%、63.30%~85.64%。相关分析结果证实,有机肥中较高的重金属含量是造成稻田土壤Cd、Zn和Cu累积和有效性显著提高的主要原因,同时其改变的土壤理化性质,尤其是P也会影响重金属的有效性,但其作用机理有待深入研究。总体来看,长期施用有机肥具有更好的培肥效应,但会造成土壤Cd、Zn和Cu的富集以及稻米吸收量的增加,虽然目前稻米重金属含量尚未超出国家食品卫生标准限值,其风险仍不可忽视,在采取有机肥培肥土壤的过程中应严格控制其中的Cd、Zn和Cu等重金属含量。
杜衍红 , 王向琴 , 刘传平 , 易从圣 , 彭笑笑 , 李芳柏
2021, 42(2):311-320. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0043
摘要:铁改性木本泥炭是一种新型环保有机类土壤调理剂,在稻田镉砷复合污染治理方面具有很大的应用潜力。为研究铁改性木本泥炭对稻田镉砷同步钝化效果的稳定性,在珠三角地区开展了三年的田间定位试验。结果表明:施加铁改性木本泥炭可显著降低稻米镉砷含量,下降率分别达到了41.3%~57.6%和40.1%~55.8%;可显著促进水稻增产,水稻单季撒施2 250 kg/hm2铁改性木本泥炭,水稻增产810~1 125 kg/hm2,增产率为14.3%~ 18.4%;土壤的有效态镉和有效态砷含量同步降低,下降率分别为25.8%~46.4%和42.6%~56.1%。而单施木本泥炭仅对稻米镉的吸收积累表现出较好的抑制作用,单施铁粉仅抑制了稻米砷的积累。此外,施加铁改性木本泥炭后,土壤pH提高了0.33~ 0.44个单位,有机质增加了2.1~3.3 g/kg,阳离子交换能力(CEC)提高了1.0~2.6 cmol/kg。这表明铁改性木本泥炭可以有效改善土壤的理化性质。对比2016—2018三年(六季)铁改性木本泥炭修复稻田镉砷复合污染效果发现,3年间早稻稻米镉砷含量下降率、产量增幅的年际差异均较小,晚稻亦然,表明铁改性木本泥炭可以稳定地抑制稻米镉砷积累、提高稻米产量。
2021, 42(2):321-329. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0028
摘要:沼液对重金属有效性的影响因土壤pH的不同而存有差异。本文分别选取pH为3.62、7.23和7.85的酸、中、碱性三种土壤,施加大型猪场厌氧发酵后的沼液,研究不同用量下三种不同pH土壤中Pb、Cu和Zn有效性的变化。结果表明,沼液低用量下(1 350 m3/hm2),三种土壤中Pb和Zn可交换态含量分别下降50.3%~78.9%和55.1%~76.0%(P < 0.05),酸性和碱性土壤中Cu可交换态含量显著降低,降幅分别为87.7%和80.8%。Pb和Cu可交换态含量的下降对应二者可氧化态和残渣态含量的增加,但Zn可交换态含量下降对应其可还原态和残渣态含量的增加。相比较而言,沼液高用量下(2 700 m3/hm2),三种土壤中Pb和Cu可交换态含量均显著增加,增幅分别为31.0%~122.2%和84.6%~101.7%。Zn的可交换态含量在酸性土壤中增加14.3%,在碱性土壤中增加46.1%。因此,沼液施用对土壤Pb、Cu和Zn有效性的影响主要取决于其用量。低量沼液施用有助于降低重金属的有效性,但高量施用会增加重金属污染风险。土壤酸碱度差异产生的影响因重金属类型不同而存在较大变化。
刘嫦娥 , 肖艳兰 , 谭佳欣 , 潘瑛 , 段昌群 , 孟祥怀 , 王朋 , 袁鑫奇
2021, 42(2):330-338. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0039
摘要:重金属是一种重要的土壤环境污染物,严重危害着土壤动物的生存。蚯蚓是最重要的土壤动物之一,被称为土壤生态工程师,对土壤污染物非常敏感。当前,关于重金属污染对土壤动物蚯蚓急性毒性效应的研究已经很多,但关于重金属对蚯蚓行为变化方面的研究还非常缺乏。本研究以赤子爱胜蚓为实验对象,采用滤纸急性毒性试验法研究铅单一及铅镉复合污染对蚯蚓的急性毒性效应,并采用2D装置评价蚯蚓的掘穴行为响应。研究结果表明:1)通过滤纸接触法,铅单一污染下赤子爱胜蚓的半致死浓度48 h(LC50)为439.33 mg/L;铅镉复合污染时赤子爱胜蚓的48 h LC50为Cd2+ 84.20 mg/L和 Pb2+ 239.55 mg/L,且两者联合毒性效应为拮抗作用。2)随着铅单一、铅镉复合处理浓度的增加,蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比显著下降,处理第7 d,150 mg/kg Pb胁迫下蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比分别降低了85.63%与59.65%,144 mg/kg Pb+35 mg/kg Cd复合胁迫下蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比分别降低了95.28%与61.63%;相关分析表明,洞穴长度与暴露时间、铅处理浓度、暴露时间×铅处理浓度、铅镉处理浓度、铅镉处理浓度×时间均存在极显著的相关性;洞穴每日最大深度与暴露时间、铅处理浓度、铅镉处理浓度存在极显著的相关性。本研究建立剂量-效应关系研究重金属对蚯蚓的直接毒性与潜在风险评估,为蚯蚓掘穴行为的洞穴长度与深度作为潜在且有前途的生物标志物提供了理论支持与科学依据。
2021, 42(2):339-348. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0026
摘要:以草本植物博落回(Macleaya cordata)为供试植物,采用沙培盆栽实验研究其对重金属铅(Pb)的耐性、富集及生理响应机制。结果表明:博落回能耐受500 mg/L的Pb胁迫而其生长发育不受影响,高于此浓度时植株生长发育受到抑制。不同组织对Pb的富集能力表现为根>茎>叶,博落回对Pb的富集与转运能力皆随Pb胁迫浓度的升高而减弱。Pb胁迫引起丙二醛(Malondialdehyde, MDA)在植物体内累积。低于500 mg/L的Pb促进叶绿素、可溶性蛋白的合成和抗氧化酶活性的提高,高于此浓度时,则表现为抑制,且导致膜脂过氧化与生物膜的损伤。Pb主要以迁移活性低的化学形态存在于细胞壁和可溶性组分中,浓度升高会导致Pb向迁移毒性强的形态转化。透射电子显微镜(TEM)观察到高浓度的Pb胁迫会损害细胞壁结构,使Pb进入细胞内部,对细胞造成毒害。傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析表明,Pb胁迫会提高细胞内-OH、-COOH等基团和有机酸、蛋白质的含量,在低浓度时可与Pb结合,削弱其对博落回的毒性。
2021, 42(2):349-356. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0027
摘要:砷在环境中普遍存在,因其高毒性,世界卫生组织将砷污染列为重大公共卫生问题。因此,科学家们在不断寻求科学有效的砷污染去除方法。人工湿地砷污染去除系统自上世纪七十年代推出以来,因其环境友好、成本低廉的特性得到蓬勃发展,快速成为绿色环保修复技术之一。人工湿地被认为是理想的砷富集去除场所,其对砷污染的去除方式主要通过植物和微生物相互作用及腐殖酸强化修复来实现。本文通过砷污染治理历史及技术发展、人工湿地的兴起及砷在湿地生态系统中的赋存状态以及人工湿地生态系统砷污染去除三个方面综述了人工湿地砷污染去除的研究进展。通过大量文献综述分析,我们认为在人工湿地砷污染去除的后续研究工作中,应着重研究砷在湿地生态系统中的扩散迁移及演变规律,构建湿地生态系统沉水-浮水-挺水植物立体结构,并不断探索植物-微生物及腐殖酸强化修复对砷污染的协同阻滞及界面作用。
覃盈盈 , 罗万次 , 梁铭忠 , 魏明月 , 高长颢 , 郑海雷
2021, 42(2):357-366. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0054
摘要:红树林湿地在近海水体营养控制和营养盐循环过程中扮演着重要的角色。沉积物、水体和植被相互作用共同维持其生态功能的运转,了解虾塘养殖对林下沉积物和间隙水养分特征影响对评价红树林生态功能具有重要指导意义。本研究以受虾塘养殖废水排放不同影响程度的红树林(无排放区、直排区、修复区)为研究样地,通过不同生境下沉积物与间隙水养分特征的分析,探讨虾塘养殖对他们的影响。结果如下:1)受虾塘养殖废水排放影响区中(直排区、修复区)红树林下沉积物TN与OM、TP呈正相关关系,虾塘养殖废水直排对林下沉积物具有明显酸化作用;2)NH4+-N是红树林下间隙水可溶性无机氮(DIN)的主要组成形式,无排放区沉积物还原性较强,更利于NH4+-N累积在间隙水中;NO3--N与DIN呈极显著相关,虾塘养殖废水排放增强了NO3--N、NO2--N和DIN的累积效应。研究结果表明沉积物和间隙水的理化性质可作为评价虾塘养殖区边邻红树林生境变化规律的定量指标之一。
2021, 42(2):367-375. DOI: 10.13872/j.1000-0275.2021.0038
摘要:种子萌发和幼苗生长是植物生长繁殖的关键阶段,但经常受到盐碱胁迫的影响。本研究通过光照培养箱和土培试验,探讨了5种催芽方法在盐碱胁迫条件下,对两种典型湿地植物香菇草(Hydrocotyle vulgaris)、梭鱼草(Pontederia cordata)的催芽效果及幼苗生长的影响。结果表明:在盐碱胁迫环境下,机械法和乙烯利法更适合香菇草种子的发芽,热水浴法+乙烯利法更适于梭鱼草种子的发芽。在电导率EC= 5 dS/m的碱溶液中,机械法将香菇草的发芽率由14%提升至47%;热水浴法+乙烯利法将梭鱼草的发芽率由8%提升至33%。两种供试植物幼苗生长对5种催芽方法的响应各不相同。经机械法和乙烯利法处理后,盐溶液中的香菇草幼苗叶绿素含量指数高于无盐对照;高盐(EC为10 dS/m和15 dS/m)胁迫下,土培环境中经过不同催芽处理的梭鱼草幼苗的生物量和株高均几乎为0;经催芽处理后,香菇草幼苗生物量在盐胁迫下高于无盐对照。综合来看,低盐碱胁迫下适于香菇草和梭鱼草植物种子催芽的方法是机械法、乙烯利法、热水浴法+乙烯利法。本研究为盐碱湿地植被生态恢复提供了理论和方法参考。